(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計測流体が流れる流路の上流側と下流側に一定の距離を離して設置された一対の超音波振動子と、
前記一対の超音波振動子の間で送受される超音波信号の伝播時間を計測する時間計測部と、
前記時間計測部により計測された前記伝播時間に基づいて前記被計測流体の瞬時流量を算出する瞬時流量算出部とを有する超音波流量計であって、
前記時間計測部により計測された前記伝播時間及び前記瞬時流量算出部により算出された瞬時流量の少なくとも一方に基づいて前記被計測流体の脈動を検知する脈動検知部と、
前記脈動検知部により脈動が検知された場合に、前記瞬時流量算出部により算出された瞬時流量に対してフィルタリングを行うフィルタ部と、
前記フィルタ部によりフィルタリングされた瞬時流量に基づき前記被計測流体の漏れの有無を判定する第１判定部とを備え、
前記第１判定部は、前記瞬時流量算出部により算出された瞬時流量の所定時間内における標準偏差を算出し、前記標準偏差が所定の値以下の場合にのみ前記被計測流体の漏れの有無を判定し、
前記被計測流体に対する使用の有無を判定する第２判定部と、
前記被計測流体未使用時に積算に用いる第１バッファと、
前記被計測流体使用時に積算に用いる第２バッファと、
前記第２判定部が前記被計測流体の使用の有無を判定中である場合に積算に用いる第３バッファと、
前記第２判定部が前記被計測流体の使用の有無を判定中である場合に前記瞬時流量を前記第３バッファに積算し、前記第３バッファに積算された流量値が前記被計測流体未使用時に対応する値であると判定された場合に、前記第３バッファに積算された流量値を前記第１バッファに積算し、前記第３バッファに積算された流量値が前記被計測流体使用時に対応する値であると判定された場合に、前記第３バッファに積算された流量値を前記第２バッファに積算する流量積算部と、
を備えることを特徴とする超音波流量計。
【請求項２】
サンプリング回数の異なる複数の計測モードを有し、前記脈動検知部により脈動が検知された場合に、前記脈動の所定時間内における発生回数及び前記脈動の大きさの少なくとも一方に基づき前記複数の計測モードの中から１つの計測モードを選択して切り替える計測モード切替部を備えることを特徴とする請求項１記載の超音波流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を利用してガス等の流体の流量を計測する超音波流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、流路の上流側と下流側に一定の距離をおいて一対の超音波振動子を設け、その間で相互に超音波信号の送信および受信を繰り返して行い、上流側から下流側への超音波信号の伝搬積算時間と、下流側から上流側への伝搬積算時間との差に基づいて流量を求める超音波流量計が知られている。
【０００３】
図１３は、従来の超音波流量計の構成を示す図である。この超音波流量計は、流路１の内部に配置された一対の超音波振動子２ａ，２ｂ、送受信切替スイッチ３、送信回路４、受信検知回路５、及び制御回路６で構成される。
【０００４】
流路１は、測定対象となる気体を内部に流す。また、一対の超音波振動子２ａ，２ｂは、両者間に超音波を伝搬させる。
【０００５】
超音波振動子２ａは、送信回路４から送受信切替スイッチ３を介して送られてくる駆動信号により振動して超音波を発生する。超音波振動子２ａで発生した超音波は、超音波振動子２ｂで受信され、受信信号は、送受信切替スイッチ３及び受信検知回路５を介して制御回路６に送られる。なお、この場合の超音波の伝搬方向を順方向とする。
【０００６】
同様に、超音波振動子２ｂは、送信回路４から送受信切替スイッチ３を介して送られてくる駆動信号により振動して超音波を発生する。超音波振動子２ｂで発生した超音波は、超音波振動子２ａで受信され、受信信号は、送受信切替スイッチ３及び受信検知回路５を介して制御回路６に送られる。また、この場合の超音波の伝搬方向を逆方向とする。
【０００７】
送受信切替スイッチ３は、超音波振動子２ａ及び超音波振動子２ｂの何れを送信側の超音波振動子又は受信側の超音波振動子として使用するかを切り替える。具体的には、送受信切替スイッチ３は、制御回路６からの指示に応答して、送信回路４からの駆動信号を超音波振動子２ａに送るか超音波振動子２ｂに送るかを切り替えると共に、前者の場合は、超音波振動子２ｂからの受信信号を受信検知回路５に送り、後者の場合は、超音波振動子２ａからの受信信号を受信検知回路５に送るように切り替える。
【０００８】
送信回路４は、制御回路６からの指示（トリガ信号）に応答して駆動信号を生成し、送受信切替スイッチ３を介して、送信側の超音波振動子となる超音波振動子２ａ又は超音波振動子２ｂに送る。
【０００９】
受信検知回路５は、受信側の超音波振動子である超音波振動子２ａ又は２ｂにより受信された受信信号を送受信切替スイッチ３を介して検知し、制御回路６に出力する。
【００１０】
制御回路６は、送信側の超音波振動子から発生された超音波が受信側の超音波振動子に到達するまでの伝搬時間を計測するとともに、計測した伝搬時間に基づいて流量及び流速を計算する。気体の流れにより順方向と逆方向に伝搬時間差が生じており、制御回路６は、この伝搬時間差に基づいて気体の流速を求めることができる。
【００１１】
ガス圧を変動させるガス機器（例えばガスヒートポンプ等）の動作により脈動が発生した場合の計測方法として、１回の計測から瞬時流量を算出する計測モードとは別に複数回の計測により瞬時流量を算出する計測モード（計測モード２）を設けて計測する方法が知られている。これにより、当該方法を採用した流量計は、脈動発生源となるガス機器が自家又は隣家に設置されていることが予めわかっている場合には計測モード２を設定して流量計測精度の低下を防ぎ、また、当該脈動発生源が設置されていないことが予めわかっている場合には計測モード１を設定して無駄に消費電力が消費されるのを防止する。
【００１２】
特許文献１には、流量計測精度の低下を招くことなく消費電力の低減を図れる流量計測装置が記載されている。この流量計測装置は、ガス流量中のガスの流速に応じて変化する物理量を一定期間ごとに計測し、該計測した物理量とガス流路の断面積とを乗ずることにより瞬時流量を計測する第１の計測モードと、一定期間ごとに物理量を間欠的に所定回数計測し、所定回数計測した物理量の平均値とガス流路の断面積とを乗ずることにより瞬時流量を計測する第２の計測モードとを有し、何れか一方の計測モードを選択可能である。
【００１３】
したがって、上述した流量計測装置によれば、脈流発生源となるガスヒートポンプ等が自家又は隣家に設置されていることが予め分かっている場合に第２の計測モードを設定することで、脈流が生じた場合であっても流量計測精度が低下するのを防止することができる。また、脈流発生源となるガスヒートポンプなどが自家又は隣家に設置されていないことが予め分かっている場合に第１の計測モードを設定することで、脈流による流量の変動がないにも拘わらず第２の計測モードにより大きな電力を消費して瞬時流量を求めることがなくなるとともに、第１の計測モードにより電力を抑えて正確に瞬時流量を計測することができるため、無駄な電力消費を防止することができる。
【特許文献１】特開２００１−１６５７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上述したような流量計測装置においては、突発的な脈動の発生や設置者が近隣に脈動発生源の存在を知らない場合の対処方法が問題となる。すなわち、上述した流量計測装置は、脈動発生源となるガス機器（例えばガスヒートポンプ等）が自家又は隣家に設置されているか否かを予め認識している場合には計測モードの切替により流量計測精度の低下を防止することができるが、脈動発生源となるガス機器の設置を予め知らない場合には計測モードの設定を適切に行うことができず、流量計測精度の低下や無駄な消費電力の発生を招く。
【００１５】
さらに、脈動発生源となるガス機器が運転／停止を繰り返している場合には、当該流量計測装置は、ガス機器が停止するたびに通信等の手段により計測モード１への設定切替を行う必要があり、適切な切替が行われない場合にはガス機器が停止している時間帯も計測モード２で計測するため、無駄な消費電力の増大を招く。
【００１６】
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するもので、脈動発生源となるガス機器の自家又は隣家における設置の有無を認識していない場合や当該ガス機器が運転／停止を繰り返している場合においても、適切に計測モードを切り替え、計測精度の低下を防止するとともに、消費電力の増大を防止する超音波流量計を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る超音波流量計は、上記課題を解決するために、被計測流体が流れる流路の上流側と下流側に一定の距離を離して設置された一対の超音波振動子と、前記一対の超音波振動子の間で送受される超音波信号の伝播時間を計測する時間計測部と、前記時間計測部により計測された前記伝播時間に基づいて前記被計測流体の瞬時流量を算出する瞬時流量算出部とを有する超音波流量計であって、前記時間計測部により計測された前記伝播時間及び前記瞬時流量算出部により算出された瞬時流量の少なくとも一方に基づいて前記被計測流体の脈動を検知する脈動検知部と、前記脈動検知部により脈動が検知された場合に、前記瞬時流量算出部により算出された瞬時流量に対してフィルタリングを行うフィルタ部と、前記フィルタ部によりフィルタリングされた瞬時流量に基づき前記被計測流体の漏れの有無を判定する第１判定部とを備え、前記第１判定部は、前記瞬時流量算出部により算出された瞬時流量の所定時間内における標準偏差を算出し、前記標準偏差が所定の値以下の場合にのみ前記被計測流体の漏れの有無を判定し、前記被計測流体に対する使用の有無を判定する第２判定部と、前記被計測流体未使用時に積算に用いる第１バッファと、前記被計測流体使用時に積算に用いる第２バッファと、前記第２判定部が前記被計測流体の使用の有無を判定中である場合に積算に用いる第３バッファと、前記第２判定部が前記被計測流体の使用の有無を判定中である場合に前記瞬時流量を前記第３バッファに積算し、前記第３バッファに積算された流量値が前記被計測流体未使用時に対応する値であると判定された場合に、前記第３バッファに積算された流量値を前記第１バッファに積算し、前記第３バッファに積算された流量値が前記被計測流体使用時に対応する値であると判定された場合に、前記第３バッファに積算された流量値を前記第２バッファに積算する流量積算部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、脈動発生源となるガス機器の自家又は隣家における設置の有無を認識していない場合や当該ガス機器が運転／停止を繰り返している場合においても、脈動を検知し、適切に計測モードを切り替え、計測精度の低下を防止するとともに、消費電力の増大を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の超音波流量計の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施例１に係る超音波流量計の制御回路６ａの構成を示すブロック図である。まず、本実施の形態の構成を説明すると、本実施の形態に係る超音波流量計は、図１３に示す従来の超音波流量計と同様に、流路１の内部に配置された一対の超音波振動子２ａ，２ｂ、送受信切替スイッチ３、送信回路４、及び受信検知回路５を備え、さらに図１に示す制御回路６ａを備える。
【００２１】
超音波振動子２ａと超音波振動子２ｂとは、被計測流体が流れる流体流路１の上流側と下流側に一定の距離を離して設置され、送信側の超音波振動子及び受信側の超音波振動子として使用される。超音波振動子２ａと超音波振動子２ｂとの間で、流体の流れの順方向および逆方向に相互に超音波を送受信する動作が繰り返し行なわれ、各方向における超音波の伝搬積算時間の差に基づき流量が算出される。
【００２２】
送受信切替スイッチ３は、超音波振動子２ａ及び超音波振動子２ｂの何れを送信側の超音波振動子又は受信側の超音波振動子として使用するかを切り替える。具体的には、送受信切替スイッチ３は、制御回路６ａからの指示に応答して、送信回路４からの駆動信号を超音波振動子２ａに送るか超音波振動子２ｂに送るかを切り替えると共に、前者の場合は、超音波振動子２ｂからの受信信号を受信検知回路５に送り、後者の場合は、超音波振動子２ａからの受信信号を受信検知回路５に送るように切り替える。
【００２３】
送信回路４は、制御回路６ａからの指示（トリガ信号）に応答して駆動信号を生成し、送受信切替スイッチ３を介して、送信側の超音波振動子となる超音波振動子２ａ又は超音波振動子２ｂに送る。
【００２４】
受信検知回路５は、受信側の超音波振動子である超音波振動子２ａ又は２ｂにより受信された受信信号を送受信切替スイッチ３を介して検知し、制御回路６ａに出力する。
【００２５】
制御回路６ａは、超音波振動子２ａ，２ｂから送受される超音波信号に基づいて得られる伝搬時間に基づき流量を計測する。具体的な構成として、制御回路６ａは、伝搬時間計測部１０、瞬時流量算出部１１、脈動検知部１２、脈動除去部１４ａ，１４ｂ、ガス漏れ（内管漏洩）判定部１６、保安部２０、ガス使用判定部２２、及び流量積算部２４で構成されている。
【００２６】
伝搬時間計測部１０は、本発明の時間計測部に対応し、送信回路４が送信側の超音波振動子に超音波を送信させるタイミングを制御するとともに、受信検知回路５により検知された受信信号に基づき超音波の受信のタイミングを検知して、超音波振動子２ａ，２ｂの間で送受される超音波信号の伝搬時間を計測する。
【００２７】
瞬時流量算出部１１は、伝搬時間計測部１０により計測された伝搬時間に基づいてガス等の被計測流体の瞬時流量を算出する。今、音速をｃ、被計測流体の流速をｖとし、超音波振動子２ａから超音波振動子２ｂまでの距離をＬとすると、順方向の超音波信号の伝搬時間はＬ／（ｃ＋ｖ）、逆方向の超音波信号の伝搬時間はＬ／（ｃ−ｖ）となる。Ｌの値が既知であれば、これらの伝搬時間に基づき音速及び流速を求めることができる。よって、瞬時流量算出部１１は、求められた被計測流体の流速に流体流路１の断面積を乗じることにより瞬時流量を求めることができる。
【００２８】
脈動検知部１２は、伝搬時間計測部１０により計測された伝搬時間及び瞬時流量算出部１１により算出された瞬時流量の少なくとも一方に基づいて被計測流体の脈動を検知する。
【００２９】
脈動検知部１２による脈動検知の方法は、様々なものが考えられる。一つの方法として、脈動検知部１２は、伝搬時間計測部１０により計測された順方向の超音波の伝搬時間と逆方向の超音波の伝搬時間との和の値の所定時間における変化量に基づき、脈動の有無や脈動の大きさを判定する。
【００３０】
例えば、脈動検知部１２は、伝搬時間計測部１０により計測された順方向の超音波の伝搬時間と逆方向の超音波の伝搬時間との和の値に応じて次に示す５つの条件のいずれかに脈動レベルを判定する。
【００３１】
脈動検知部１２は、（１）「ｔ秒間にΔＴ≧Ｘ１［ｎＳ］となる瞬時流量がｉ回以上発生した場合」に中レベルの連続脈動ありと判定する。ここで、Ｔは、順逆の超音波の伝搬時間の和を示す。また、Ｔは、順逆の超音波の伝搬時間の平均値（順逆の超音波の伝搬時間の和を２で除した値）であるとしてもよい。
【００３２】
また、ΔＴは、例えば今回のＴの値（Ｔ（ｋ））と前回のＴの値（Ｔ（ｋ−１））との差分を用いることができる（｜Ｔ（ｋ）−Ｔ（ｋ−１）｜）。その他の例として、ΔＴは、今回のＴの値（Ｔ（ｋ））と前回のＴのＮ回平均値（ＴＮ（ｋ−１））との差分を用いることができる（｜Ｔ（ｋ）−ＴＮ（ｋ−１）｜）。
【００３３】
また、脈動検知部１２は、（２）「ｔ秒間にΔＴ≧Ｘ１［ｎＳ］となる瞬時流量がｊ回以上発生した場合」に中レベルの単発脈動ありと判定する。ここで、ｉ＞ｊである。したがって、脈動検知部１２は、（１）の場合に該当しなくても（２）の場合に該当する場合には、中レベルの単発脈動ありと判定する。
【００３４】
また、脈動検知部１２は、（３）「ｔ秒間にΔＴ≧Ｘ２［ｎＳ］となる瞬時流量がｉ回以上発生した場合」に大レベルの連続脈動ありと判定する。ここで、Ｘ２＞Ｘ１である。
【００３５】
また、脈動検知部１２は、（４）「ｔ秒間にΔＴ≧Ｘ２［ｎＳ］となる瞬時流量がｊ回以上発生した場合」に大レベルの単発脈動ありと判定する。
【００３６】
さらに、脈動検知部１２は、（５）「（１）乃至（４）のいずれの条件にも該当しない場合」に脈動レベル小、又は脈動無しと判定する。
【００３７】
以上説明した脈動検知の方法は、超音波の伝搬時間を用いて検知を行うが、別の方法として、脈動検知部１２は、瞬時流量算出部１１により算出された瞬時流量の所定時間における変化量に基づき、脈動の有無や脈動の大きさを判定することもできる。
【００３８】
例えば、脈動検知部１２は、瞬時流量算出部１１により算出された瞬時流量の所定時間における変化量に応じて次に示す５つの条件のいずれかに脈動レベルを判定する。
【００３９】
脈動検知部１２は、（１）「ｔ秒間にΔＱ≧Ｙ１［Ｌ／ｈ］となる瞬時流量がｉ回以上発生した場合」に中レベルの連続脈動ありと判定する。ここで、Ｑは、瞬時流量を示す。また、ΔＱは、例えば今回のＱの値（Ｑ（ｋ））と前回のＱの値（Ｑ（ｋ−１））との差分を用いることができる（｜Ｑ（ｋ）−Ｑ（ｋ−１）｜）。その他の例として、ΔＱは、今回のＱの値（Ｑ（ｋ））と前回のＱのＮ回平均値（ＱＮ（ｋ−１））との差分を用いることができる（｜Ｑ（ｋ）−ＱＮ（ｋ−１）｜）。
【００４０】
また、脈動検知部１２は、（２）「ｔ秒間にΔＱ≧Ｙ１［Ｌ／ｈ］となる瞬時流量がｊ回以上発生した場合」に中レベルの単発脈動ありと判定する。
【００４１】
また、脈動検知部１２は、（３）「ｔ秒間にΔＱ≧Ｙ２［Ｌ／ｈ］となる瞬時流量がｉ回以上発生した場合」に大レベルの連続脈動ありと判定する。ここで、Ｙ２＞Ｙ１である。
【００４２】
また、脈動検知部１２は、（４）「ｔ秒間にΔＱ≧Ｙ２［Ｌ／ｈ］となる瞬時流量がｊ回以上発生した場合」に大レベルの単発脈動ありと判定する。
【００４３】
さらに、脈動検知部１２は、（５）「（１）乃至（４）のいずれの条件にも該当しない場合」に脈動レベル小、又は脈動無しと判定する。
【００４４】
以上説明した脈動検知の方法は、瞬時流量を用いて検知を行う。当該超音波流量計における瞬時流量算出部１１が複数回の超音波計測に基づき瞬時流量を算出している場合には、脈動検知部１２は、複数回の超音波計測における超音波の伝搬時間に基づき、脈動の有無や脈動の大きさを判定することもできる。
【００４５】
具体的には、脈動検知部１２は、伝搬時間計測部１０により複数回計測された順方向の超音波の伝搬時間の最大値及び最小値を求め、それらの「差」や「差が所定値以上となる頻度」に応じて次に示す３つの条件のいずれかに脈動レベルを判定する。なお、脈動検知部１２は、伝搬時間計測部１０により複数回計測された逆方向の超音波の伝搬時間の最大値及び最小値を求めてもよい。脈動が起きた場合には、順方向あるいは逆方向に対して急峻な流量の増減が生じるため、脈動が生じた時間内における順方向又は逆方向の超音波の伝搬時間の最大値最小値差は、大きな値をとるからである。
【００４６】
脈動検知部１２は、（１）「ｔ秒間に伝搬時間の最大最小差≧Ｚ１［ｎＳ］となる瞬時流量の発生回数がｍ回未満である場合」に脈動レベル小、又は脈動無しと判定する。
【００４７】
また、脈動検知部１２は、（２）「ｔ秒間に伝搬時間の最大最小差≧Ｚ１［ｎＳ］となる瞬時流量の発生回数がｍ回以上であり、且つ当該ｔ秒間における伝搬時間の最大最小差＜Ｚ２［ｎＳ］を満たす場合」に脈動レベル中と判定する。
【００４８】
また、脈動検知部１２は、（３）「ｔ秒間における伝搬時間の最大最小差≧Ｚ２［ｎＳ］となる場合」に脈動レベル大と判定する。ここで、Ｚ２＞Ｚ１である。
【００４９】
上述したように、脈動検知部１２は、伝搬時間計測部１０により計測された伝搬時間と瞬時流量算出部１１により算出された瞬時流量とのいずれに基づいても被計測流体の脈動を検知することができる。したがって、図１に示す脈動検知部１２は、伝搬時間計測部１０により出力された伝搬時間（例えば順逆の到着時間の平均値Ｔ）と瞬時流量算出部１０により算出された瞬時流量Ｑとの両方が入力されているが、いずれか一方のみでもよい。
【００５０】
脈動除去部１４ａ，１４ｂは、本発明のフィルタ部に対応し、脈動検知部１２により脈動が検知された場合に、瞬時流量算出部１１により算出された瞬時流量に対してフィルタリングを行う。
【００５１】
図２は、脈動除去部１４ａのイメージ図である。図２に示すように、脈動除去部１４ａは、脈動の有無に応じて入力された瞬時流量Ｑの出力を制御する。脈動が無い場合には、脈動除去部１４ａは、入力された瞬時流量Ｑをそのまま瞬時流量Ｑ´として出力する。すなわち、Ｑ＝Ｑ´である。この場合には、脈動除去部１４ａは、フィルタ係数＝１のフィルタである。
【００５２】
一方、脈動がある場合には、脈動除去部１４ａは、瞬時流量Ｑが入力されても出力せず、Ｑ´＝０となる。ここで、「脈動がある」場合とは、例えば脈動検知部１２により脈動レベルが中又は大であると判定された場合である。
【００５３】
また、脈動除去部１４ａは、脈動検知部１２により脈動ありと判定された瞬時流量のみならず、その前ｍ回及びその後ｎ回分の測定された瞬時流量を出力しない構成でもよい。図３は、この場合における脈動除去部１４ａのフィルタリング手段の概要を示す図である。図３においては、ｍ＝２であり、ｎ＝３である。
【００５４】
図３に示すように、脈動ありと判定されたピーク値直前の２回分の瞬時流量値は、脈動の前兆部分の影響を受けていると考えられるため、脈動除去部１４ａは、ピーク値直前の２回分の瞬時流量を出力せず、ガス漏れ判定に使用されるのを防止する。
【００５５】
また、脈動ありと判定されたピーク値直後の３回分の瞬時流量値は、脈動の尾引き部分の影響を受けていると考えられるため、脈動除去部１４ａは、ピーク値直後の３回分の瞬時流量を出力せず、ガス漏れ判定に使用されるのを防止する。
【００５６】
図４は、瞬時流量算出部１１により算出された瞬時流量の実際の変動を示す図である。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間に、脈動検知部１２は、脈動ありと判定する。しかしながら、図４に示すように、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの間の前兆部分や時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間の尾引き部分においても、瞬時流量値の大きな変動が観測される。これらの前兆部分や尾引き部分における瞬時流量をガス漏れ判定に使用した場合には、正しい判定が行われない可能性が考えられるため、脈動除去部１４ａは、脈動ありと判定する部分のみならず、上述したように前兆部分や尾引き部分における瞬時流量を出力しない。
【００５７】
なお、この場合において脈動除去部１４ａは、脈動が無い場合においても入力された瞬時流量Ｑを即座に出力するものではなく、一定期間内における瞬時流量値の変動データを蓄えておき、脈動が検出された場合に、ガス漏れ判定部１６に対して出力する瞬時流量のデータを選別し、脈動発生前後の瞬時流量データを削除した形でガス漏れ判定部１６に対して出力する。
【００５８】
ガス漏れ判定部１６は、本発明の第１判定部に対応し、脈動除去部１４ａによりフィルタリングされた瞬時流量Ｑ´に基づき被計測流体の漏れ（内管漏洩）の有無を判定する。漏れ判定の方法は様々なものが考えられるが、例えば、ガス漏れ判定部１６は、所定期間内（例えば一ヶ月）において瞬時流量Ｑ´が０あるいは非常に小さな値を所定回数以上連続してとる場合には、ガス漏れが無いと判定する。この方法は、一ヶ月といった長い期間においてガスが連続して使用される可能性は非常に薄いという前提に基づいた判定方法である。したがって、この判定方法を採用した場合に、ガス漏れ判定部１６は、一ヶ月間常にガスが所定量以上流れている場合にはガス漏れがあると判定する。
【００５９】
なお、上述したようなフィルタリング方法を脈動除去部１４ａが採用している場合、脈動除去部１４ａは、脈動が生じる度にガス漏れ判定部１６に対する出力を止める。したがって、ガスを使用していない場合と脈動発生時の区別をつけるために、脈動除去部１４ａは、脈動発生時に瞬時流量Ｑ´をガス漏れ判定部１６に出力するのを止める代わりに、脈動発生信号を出力する構成としてもよい。
【００６０】
また、ガス漏れ判定部１６は、個々の瞬時流量値ではなく、瞬時流量Ｑ´の一定時間の平均値に基づきガス漏れの有無を判定する構成としてもよい。ガス漏れ判定部１６は、脈動無しの瞬時流量であるＱ´を判定に用いるため、精度良くガス漏れ判定を行うことができるが、さらに瞬時流量Ｑ´の一定時間の平均値を用いてガス漏れ判定を行うことにより、ガス漏れ判定の精度を上げて、誤判定のリスクを下げることができる。
【００６１】
さらに、ガス漏れ判定部１６は、脈動検知部１２により脈動ありと判定された瞬時流量の割合が大きい場合に、ガス漏れ判定を行わない構成にすることもできる。脈動発生時には、上述したように脈動除去部１４ａは、ガス漏れ判定部１６に対する出力を行わない。したがって、脈動ありの瞬時流量の割合が大きくなると、ガス漏れ判定部１６に入力される瞬時流量のデータ数は減少し、ガス漏れ判定の精度が下がるからである。
【００６２】
また、ガス漏れ判定部１６は、瞬時流量算出部１１により算出された瞬時流量の所定時間内における標準偏差を算出し、標準偏差が所定の値以下の場合にのみ被計測流体の漏れの有無を判定するとしてもよい。ガス漏れ判定に使用する瞬時流量平均値のばらつきが大きくなると、ガス漏れ判定部１６によるガス漏れ判定の精度が下がる。そこで、ガス漏れ判定部１６は、瞬時流量の所定時間内における標準偏差が所定の値以下の場合にのみ被計測流体の漏れの有無を判定することで、ガス漏れ判定に使用する瞬時流量平均値の計測ばらつきを保障する。
【００６３】
上述した脈動除去部１４ａは、フィルタリングの手段として脈動発生時にガス漏れ判定部１６に対する瞬時流量Ｑ´の出力を止めているが、次に説明するように、脈動除去部１４ａは、脈動検知部１２により脈動が検知された場合に、瞬時流量算出部１１により算出された瞬時流量Ｑに対して以下の数式を用いてフィルタリングを行ってもよい。
〔数１〕
Ｑ´（ｋ）＝ａＱ（ｋ）＋（１−ａ）Ｑ´（ｋ−１）…（１）
この場合に、脈動除去部１４ａは、脈動検知部１２により判定された脈動レベルに基づき、フィルタ係数ａを決定する。ここで、フィルタ係数ａは、０から１までの値をとる。
【００６４】
（１）式に示すように、脈動除去部１４ａは、今回の瞬時流量の実測値であるＱ（ｋ）にフィルタ係数ａを乗じた値と前回の瞬時流量の算出値であるＱ´（ｋ−１）に（１−ａ）を乗じた値との和を求めて、ガス漏れ判定部１６に出力する。
【００６５】
また、脈動除去部１４ｂは、脈動検知部１２により脈動が検知された場合に、瞬時流量算出部１１により算出された瞬時流量に対して以下の数式を用いてフィルタリングを行う。
〔数２〕
Ｑ”（ｋ）＝ｂＱ（ｋ）＋（１−ｂ）Ｑ（ｋ−１）…（２）
脈動除去部１４ｂは、脈動検知部１２により判定された脈動レベルに基づき、フィルタ係数ｂを決定する。ここで、フィルタ係数ｂは、０から１までの値をとる。
【００６６】
（２）式に示すように、脈動除去部１４ｂは、今回の瞬時流量の実測値であるＱ（ｋ）にフィルタ係数ｂを乗じた値と前回の瞬時流量の実測値であるＱ（ｋ−１）に（１−ｂ）を乗じた値との和を求めて、ガス漏れ判定部１６に出力する。
【００６７】
すなわち、脈動除去部１４ａは、前回の瞬時流量の算出値であるＱ´（ｋ−１）をフィルタリングに用いるため、それ以前の瞬時流量の実測値の影響を受けているといえる。これに対し、脈動除去部１４ｂは、今回の瞬時流量の実測値Ｑ（ｋ）と前回の瞬時流量の実測値Ｑ（ｋ−１）のみに基づきフィルタリングを行う。したがって、フィルタの強さは、脈動除去部１４ａの方が脈動除去部１４ｂよりも強い。このような構成とする理由は、流量積算部２４に入力される瞬時流量Ｑ”に脈動による影響が多少あったとしても積算流量に大きく影響することはないのに対し、ガス漏れ判定部１６は、精度の高いガス漏れ判定を行うために極力脈動による影響を排した厳密な瞬時流量Ｑ´を必要とするためである。
【００６８】
図５は、脈動レベルに対するフィルタ係数の決定方法の１例を示す図である。脈動除去部１４ａ，１４ｂは、脈動検知部１２により検知された脈動レベルに応じて図５に示すようにフィルタ係数ａ又はｂの値を決定する。脈動除去部１４ａ，１４ｂは、脈動レベルが大きいほどフィルタ係数ａ又はｂの値を小さくすることにより、脈動発生時の瞬時流量の値の影響を小さくする。
【００６９】
計測モード切替部１８は、サンプリング回数の異なる複数の計測モードを有し、脈動検知部１２により脈動が検知された場合に、脈動の所定時間内における発生回数及び脈動の大きさの少なくとも一方に基づき複数の計測モードの中から１つの計測モードを選択して切り替える。
【００７０】
図６は、計測モード切替部１８の有する計測モードの１例を示す図である。本実施例において、計測モード切替部１８は、図６に示すように３つの計測モードを有するものとする。計測モード１は、流量変動がＱ１［Ｌ／ｈ］未満の脈動レベルが小さい場合に適用される計測モードであり、サンプリング回数が少ない。したがって、計測モード１は、消費電流が少なく、消費電力を抑えることができるが、脈動下における計測ばらつきが大きくなるため、上述したように脈動レベルが小さい場合にのみ適用される。
【００７１】
逆に、計測モード３は、流量変動がＱ２［Ｌ／ｈ］以上の脈動レベルが大きい場合に適用される計測モードであり、サンプリング回数が多い。ここで、Ｑ２＞Ｑ１である。したがって、計測モード３は、消費電流が大きく、消費電力も大きなものとなるが、脈動下における計測ばらつきが小さいため、上述したように脈動レベルが大きい場合に適用され、より正確な計測が可能である。
【００７２】
計測モード２は、流量変動がＱ１［Ｌ／ｈ］以上Ｑ２［Ｌ／ｈ］未満の脈動レベルが中の場合に適用される計測モードであり、計測モード１と計測モード３との中間の役割を果たす。したがって、計測モード２は、サンプリング回数、消費電流、脈動下における計測ばらつきのいずれも中となる。
【００７３】
なお、当然のことながら、計測モード切替部１８は、有する計測モードの数を３つに限るものではなく、また脈動状態に対応した様々な計測モードを選択可能とする。
【００７４】
保安部２０は、ガス漏れ（内管漏洩）判定以外の従来からある保安機能を有し、例えば所定の流量範囲外の瞬時流量を検出し、あるいは超音波の送受信の不具合等を検出するとともに、ガスの遮断や警告表示、警報等の適切な処置を行う。
【００７５】
ガス使用判定部２２は、本発明の第２判定部に対応し、脈動除去部１４ｂによりフィルタリングされた瞬時流量Ｑ”に基づき、被計測流体に対する使用の有無を判定する。ガス使用判定部２２による具体的な判定方法は後述する。
【００７６】
流量積算部２４は、瞬時流量算出部１１により算出され脈動除去部１４ｂによりフィルタリングされた瞬時流量Ｑ”を積算する。本実施例において、流量積算部２４は、ガス使用判定部２２による判定結果に応じて複数のバッファのいずれかを選択し、選択したバッファに瞬時流量算出部１１により算出された瞬時流量を積算する。
【００７７】
次に、上述のように構成された本実施の形態の超音波流量計の作用を説明する。まず、超音波流量計は、順方向・逆方向共に超音波計測を開始する。伝搬時間計測部１０は、順方向・逆方向のいずれの方向に超音波を送信するかを決定するために、送信回路４を介して送受信切替スイッチ３を制御する。また、伝搬時間計測部１０は、送信回路４に駆動信号の生成を指示する。
【００７８】
送信回路４は、伝搬時間計測部１０からの指示に応答して駆動信号を生成し、送受信切替スイッチ３を介して超音波振動子２ａに送る（順方向の場合）。これにより、超音波振動子２ａが振動し、流体流路１内の流体の流れ方向に超音波を発生する。この超音波振動子２ａで発生された超音波は超音波振動子２ｂで受信される。
【００７９】
超音波振動子２ｂは、超音波振動子２ａから受信した超音波に応じて振動することにより受信信号を生成し、送受信切替スイッチ３を介して受信検知回路５に送る。
【００８０】
受信検知回路５は、受信側の超音波振動子である超音波振動子２ｂにより受信された受信信号を送受信切替スイッチ３を介して検知し、制御回路６ａ内の伝搬時間計測部１０に出力する。
【００８１】
伝搬時間計測部１０は、上述したように、超音波振動子２ａ，２ｂの間で送受される超音波信号の伝搬時間を計測する。同様に、瞬時流量算出部１１は、伝搬時間計測部１０により計測された伝搬時間に基づいてガス等の被計測流体の瞬時流量を算出する。
【００８２】
伝搬時間計測部１０は、所定の時間毎に伝搬時間を計測し、計測結果を瞬時流量算出部１１に出力する。瞬時流量算出部１１は、所定の時間毎に計測された伝搬時間に基づき求めた被計測流体の瞬時流量Ｑを脈動検知部１２、及び脈動除去部１４ａ，１４ｂに出力する。
【００８３】
脈動が検知されない場合には、流量積算部２４は、脈動除去部１４ｂにより出力された瞬時流量Ｑ”及び前回計測された時刻から今回計測された時刻の間の時間とに基づき、前回の計測時から今回の計測時までの間に流れた流量を求めるとともに、今回求めた流量をバッファ内に記憶する前回までの積算流量値にさらに積算する。
【００８４】
脈動検知部１２は、伝搬時間計測部１０により計測された伝搬時間及び瞬時流量算出部１１により算出された瞬時流量の少なくとも一方に基づいて被計測流体の脈動を検知する。脈動除去部１４ａ，１４ｂは、脈動検知部１２により脈動が検知された場合に、瞬時流量算出部１１により算出された瞬時流量に対してフィルタリングを行う。
【００８５】
計測モード切替部１８は、サンプリング回数の異なる３つの計測モードを有し、脈動検知部１２により脈動が検知された場合に、脈動の所定時間内における発生回数及び脈動の大きさの少なくとも一方に基づき複数の計測モードの中から１つの計測モードを選択して切り替える。伝搬時間計測部１０は、計測モード切替部１８により選択された計測モードに基づき、伝搬時間を計測する。
【００８６】
図７は、計測モード切替部１８の有する計測モードの状態遷移の１例を示す図である。計測モード切替部１８は、通常（脈動レベルが小、あるいは脈動無し）の場合において、計測モード１を選択する。
【００８７】
脈動検知部１２により脈動レベルが中であると判断された場合（図７（ａ）に示す［１］脈動中を検出）には、計測モード切替部１８は、計測モード２を選択して切り替える。この場合の遷移条件として、例えば計測モード切替部１８は、ｔ１秒間にΔＴ≧Ｘ１［ｎＳ］又はΔＱ≧Ｙ１［Ｌ／ｈ］となる瞬時流量がｉ回以上発生し脈動検知部１２により中レベルの連続脈動ありと判定された場合に、計測モード２を選択して切り替える。あるいは、計測モード切替部１８は、ｔ１秒間にΔＴ≧Ｘ１［ｎＳ］又はΔＱ≧Ｙ１［Ｌ／ｈ］となる瞬時流量がｊ回以上発生し脈動検知部１２により中レベルの単発脈動ありと判定された場合に、計測モード２を選択して切り替えてもよい。
【００８８】
計測モード２又は計測モード３が選択されている際に、脈動検知部１２により脈動レベルが小であると判断された場合（図７（ａ）に示す［２］脈動小を検出）には、計測モード切替部１８は、計測モード１を選択して切り替える。この場合の遷移条件として、例えば計測モード切替部１８は、ｔ２秒間に伝搬時間の最大最小差≧Ｚ１［ｎＳ］となる瞬時流量の発生回数がｊ回未満であるか又はＱ１［Ｌ／ｈ］以上の流量変動が検出されなかった場合に、計測モード１を選択して切り替える。
【００８９】
計測モード２が選択されている際に、脈動検知部１２により脈動レベルが大であると判断された場合（図７（ａ）に示す［３］脈動大を検出）には、計測モード切替部１８は、計測モード３を選択して切り替える。この場合の遷移条件として、例えば計測モード切替部１８は、ｔ２秒間に伝搬時間の最大最小差≧Ｚ２［ｎＳ］となる瞬時流量が発生するか又はＱ２［Ｌ／ｈ］以上の流量変動が検出された場合に、計測モード３を選択して切り替える。
【００９０】
計測モード３が選択されている際に、脈動検知部１２により脈動レベルが中であると判断された場合（図７（ａ）に示す［４］脈動中を検出）には、計測モード切替部１８は、計測モード２を選択して切り替える。この場合の遷移条件として、例えば計測モード切替部１８は、ｔ２秒間における伝搬時間の最大最小差＜Ｚ２［ｎＳ］であり、且つ伝搬時間の最大最小差≧Ｚ１［ｎＳ］となる瞬時流量の発生回数がｊ回以上となる瞬時流量が発生するか、又はＱ１［Ｌ／ｈ］以上Ｑ２［Ｌ／ｈ］未満の流量変動が検出された場合に、計測モード２を選択して切り替える。
【００９１】
計測モード１が選択されている際に、脈動検知部１２により脈動レベルが大であると判断された場合（図７（ａ）に示す［５］脈動大を検出）には、計測モード切替部１８は、計測モード３を選択して切り替える。この場合の遷移条件として、例えば計測モード切替部１８は、ｔ１秒間にΔＴ≧Ｘ２［ｎＳ］又はΔＱ≧Ｙ２［Ｌ／ｈ］となる瞬時流量がｉ回以上発生し脈動検知部１２により大レベルの連続脈動ありと判定された場合に、計測モード３を選択して切り替える。あるいは、計測モード切替部１８は、ｔ１秒間にΔＴ≧Ｘ２［ｎＳ］又はΔＱ≧Ｙ２［Ｌ／ｈ］となる瞬時流量がｊ回以上発生し脈動検知部１２により大レベルの単発脈動ありと判定された場合に、計測モード３を選択して切り替えてもよい。
【００９２】
図８は、計測モード切替部１８の有する計測モードの状態遷移の別の１例を示す図である。計測モード切替部１８は、通常（脈動レベルが小、あるいは脈動無し）の場合において、改良計測モード１における計測モード１を選択する。ここで、改良計測モード１は、計測モード１と計測モード１´との組み合わせによる計測モードである。また、計測モード１´は、図７で説明した計測モード１と計測モード３とを組み合わせた計測モードである。
【００９３】
脈動検知部１２により脈動ありと判断された場合（図８に示す［１］脈動ありを検出）には、計測モード切替部１８は、計測モード１´を選択して切り替える。この場合の遷移条件として、例えば計測モード切替部１８は、２秒間に１度判定し、ΔＴ≧Ｘ１［ｎＳ］又はΔＱ≧Ｙ１［Ｌ／ｈ］となる瞬時流量が発生したと判定された場合に、計測モード１´を選択して切り替える。ここで、計測モード１´は、次回（２秒後）の判定までの間に、計測モード３による判定を行う計測モードである。計測モード３は、サンプリング回数が多いため、脈動の発生が真実であるか否かの判定に用いられる。
【００９４】
計測モード１´が選択されている際に、脈動検知部１２により脈動なしと判断された場合（図８に示す［２］脈動なしを検出）には、計測モード切替部１８は、計測モード１を選択して切り替える。この場合の遷移条件として、例えば計測モード切替部１８は、２秒間に１度判定し、ΔＴ＜Ｘ１［ｎＳ］且つΔＱ＜Ｙ１［Ｌ／ｈ］となる場合に、計測モード１を選択して切り替える。したがって、この条件が満たされ計測モード１が選択された場合には、計測モード３による判定は行われない。
【００９５】
改良計測モード１内における計測モード１と計測モード１´との状態遷移の条件判定は、上述したように２秒に１回判定されるが、３０秒間に１度脈動発生頻度の判定も行われ、判定結果に基づき計測モード切替部１８は、改良計測モード１と計測モード３との切替を行う。
【００９６】
改良計測モード１が選択されている際に、脈動検知部１２により脈動頻度が大であると判断された場合（図８に示す［３］脈動頻度大を検出）には、計測モード切替部１８は、計測モード３を選択して切り替える。この場合の遷移条件として、例えば計測モード切替部１８は、３０秒間に計測モード１´が選択された回数≧ｒ回となる場合に、計測モード３を選択して切り替える。ここで、ｒは、例えば「改良計測モード１において計測モード１´がｒ回選択された場合の消費電流（３０秒間）」＞「計測モード３の消費電流（３０秒間）」の条件を満たすような値である。
【００９７】
計測モード３が選択されている際に、脈動検知部１２により脈動頻度が小であると判断された場合（図８に示す［４］脈動頻度小を検出）には、計測モード切替部１８は、改良計測モード１を選択して切り替える。この場合の遷移条件として、例えば計測モード切替部１８は、３０秒間に脈動ありと検出された回数がｓ回未満である場合に、改良計測モード１を選択して切り替える。ここで、ｓは、例えば「改良計測モード１において計測モード１´がｓ回選択された場合の消費電流（３０秒間）」＜「計測モード３の消費電流（３０秒間）」の条件を満たすような値である。
【００９８】
図９は、改良計測モード１の動作を説明する図である。計測モード切替部１８により改良計測モード１が選択されている場合、伝搬時間計測部１０は、２秒間隔で伝搬時間の計測を行う。この場合において、脈動検知部１２は、伝搬時間計測部１０により計測が行われた直後に脈動有無の判定を行う。
【００９９】
図９に示す時刻ｔ０において伝搬時間計測部１０による計測が行われた直後に、脈動検知部１２は、脈動有無の判定を行う。ここで脈動が検出されなかったため、計測モード切替部１８は、計測モードの切替を行わず、計測モード１に維持する。また、２秒後の時刻ｔ１においても脈動が検出されなかったため、計測モード切替部１８は、同様に、計測モード１を維持する。
【０１００】
時刻ｔ１の２秒後の時刻ｔ２において伝搬時間計測部１０による計測が行われた直後に、脈動検知部１２は、脈動ありと判断している。したがって、計測モード切替部１８は、計測モード１´を選択して切り替える。計測モード１´は、次回（２秒後）の判定までの間に、計測モード３による判定を行う計測モードである。したがって、伝搬時間計測部１０は、２秒以内にサンプリング回数の大きな計測モード３を用いて、伝搬時間の計測を行い、その直後に脈動検知部１２は、計測結果に基づき脈動の有無を判定する。
【０１０１】
計測モード３を用いて、脈動検知部１２により脈動なしと判断された場合には、計測モード切替部１８は、計測モード１を選択して切り替える。したがって、計測モード切替部１８は、時刻ｔ２の２秒後の時刻ｔ３において、再び計測モードを計測モード１´から計測モード１に戻す。
【０１０２】
なお、給湯器等を用いて一瞬だけお湯を流すといった間欠的な使用（シングルレバー）を行うと、流路１を流れるガスは、脈動発生時と似た挙動をとることが考えられる。しかしながら、シングルレバーのガス使用が順方向のみのガス流であるのに対し、脈動発生時には、ガス流の往復（順方向及び逆方向に対するガス流）がみられる。したがって、サンプリング数の多い計測モード３を用いて計測することにより、より長い時間のガス流を観察することができるため、脈動検知部１２は、容易に脈動発生の有無を判定することができる。
【０１０３】
流量積算部２４は、瞬時流量算出部１１により算出され脈動除去部１４ｂによりフィルタリングされた瞬時流量Ｑ”を積算する。本実施例において、流量積算部２４は、ガス使用判定部２２による判定結果に応じて２つのバッファ（バッファ１、バッファ２）のいずれかを選択し、選択したバッファに瞬時流量算出部１１により算出された瞬時流量を積算する。ここで、バッファ１は、一定時間毎に積算値の１Ｌ以下の桁をクリアするバッファであり、バッファ２は、クリアしないバッファである。
【０１０４】
流量積算部２４は、ガス使用判定部２２による判定結果がガス未使用である場合には、バッファ１を選択し、ガス使用判定部２２による判定結果がガス使用中である場合には、バッファ２を選択して瞬時流量を積算する。
【０１０５】
ガス使用判定部２２は、脈動除去部１４ｂによりフィルタリングされた瞬時流量Ｑ”に基づき、被計測流体に対する使用の有無を判定する。具体的には、ガス使用判定部２２は、瞬時流量Ｑ”が設定した所定の閾値以上の場合にはガス使用中と判定し、閾値未満の場合には、ガス未使用と判定する。
【０１０６】
図１０は、流量積算部２４が有する各バッファへの加算処理を説明する図である。図１０に示すように、流量積算部２４は、正側バッファ切替閾値と負側バッファ切替閾値とを有し、正側バッファ切替閾値以上又は負側バッファ切替閾値未満の流量をバッファ２に積算する。また、流量積算部２４は、負側バッファ切替閾値以上正側バッファ切替閾値未満の流量をバッファ１に積算する。
【０１０７】
図１０において、時刻ｔ０までに算出された瞬時流量Ｑ”は正の値であるが正側バッファ切替閾値未満であるため、流量積算部２４は、時刻ｔ０までの瞬時流量Ｑ”をバッファ１に積算する。
【０１０８】
時刻ｔ０から時刻ｔ１までに算出された瞬時流量Ｑ”は正側バッファ切替閾値以上であるため、流量積算部２４は、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの瞬時流量Ｑ”をバッファ２に積算する。
【０１０９】
同様に、時刻ｔ１から時刻ｔ２までに算出された瞬時流量Ｑ”は負側バッファ切替閾値以上正側バッファ切替閾値未満であるため、流量積算部２４は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの瞬時流量Ｑ”をバッファ１に積算する。また、時刻ｔ２から時刻ｔ３までに算出された瞬時流量Ｑ”は負側バッファ切替閾値未満であるため、流量積算部２４は、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの瞬時流量Ｑ”をバッファ２に積算する。
【０１１０】
仮にガス使用中の流量とガス未使用時の流量を同じバッファに積算すると、温度変化や経年変化等によりゼロ点がプラス側にドリフト（シフト）した場合に、当該超音波流量計は、ガス未使用にもかかわらず流量を積算することとなる。また、ゼロ点がマイナス側にドリフトした場合にガス未使用状態が長く続くと、当該超音波流量計は、マイナス流量を積算し、その後ガスを使用した場合に即座に流量をプラスに積算しないという問題がある。
【０１１１】
しかしながら、本発明の超音波流量計における流量積算部２４は、上述したように２つのバッファを有し、所定の閾値に達しない流量はバッファ１に積算された後に所定時間毎に１Ｌ以下の桁がクリアされるので、ゼロ点のドリフトにより発生した積算値をクリアし、正確な流量の積算を可能とするとともに、ゼロ点が負側にドリフトした場合であってもガス使用時に即座にプラスに流量を積算して流量の誤カウントを防止する。
【０１１２】
なお、バッファ１及びバッファ２のいずれに積算された流量も、１Ｌを超えた部分は積算値に加算される。したがって、バッファ１の１Ｌに満たない部分は、所定のバッファクリア時間が経過した時点でゼロクリアされるが、１Ｌを超えた部分はクリアされず、真に使用したガスの流量として積算される。
【０１１３】
また、以上の動作により流量積算部２４は、シングルレバー機器のような間欠的なガス使用も考慮し、一時的な使用であってもある程度の大きさの流量であれば、時間経過によらず積算バッファをゼロクリアしない。
【０１１４】
また、流量積算部２４の有するバッファは２つとは限らず幾つでもよい。例えば、流量積算部２４は、ガス使用判定部２２による判定結果に応じて３つのバッファ（バッファ１、バッファ２、バッファ３）のいずれかを選択し、選択したバッファに瞬時流量算出部１１により算出された瞬時流量を積算するとしてもよい。
【０１１５】
図１１は、３つのバッファを使用した場合におけるガス使用状態に対応する積算処理を示す図である。ガス使用判定部２２により「判定中」から「ガス使用中」に使用状態の判定結果が遷移した場合には、流量積算部２４は、「判定用バッファ」値を「クリアされないバッファ」に加算し、「判定用バッファ」をクリアする。一方、ガス使用判定部２２により「判定中」から「ガス未使用」に使用状態の判定結果が遷移した場合には、流量積算部２４は、「判定用バッファ」値を「クリアされるバッファ」に加算し、「判定用バッファ」をクリアする。
【０１１６】
具体的には、流量積算部は３つのバッファ（バッファ１、バッファ２、バッファ３）を有しており、バッファ１とバッファ２とは、上述したバッファと同様の用途に用いる。すなわち、バッファ１は、ガス未使用時に積算に用いるバッファであり、一定時間毎に積算値の１Ｌ以下の桁をクリアする。バッファ２は、ガス使用中に積算に用いるバッファであり、積算値をクリアしない。また、バッファ３は、ガス使用中かガス未使用であるかをガス使用判定部２２が判定中である場合に積算に用いる判定用バッファである。したがって、流量積算部２４は、ガス使用状態を判定中である場合には、瞬時流量Ｑ”をバッファ３に積算する。
【０１１７】
流量積算部２４は、ガス使用判定部２２（又は流量積算部２４）によりバッファ３に積算された流量値がガス未使用時に対応する値であると判定された場合に、バッファ３に積算された当該流量値をバッファ１に積算するとともにバッファ３の当該流量値をクリアする。また、流量積算部２４は、ガス使用判定部２２（又は流量積算部２４）によりバッファ３に積算された流量値がガス使用時に対応する値であると判定された場合に、バッファ３に積算された当該流量値をバッファ２に積算するとともにバッファ３の当該流量値をクリアする。
【０１１８】
このような動作を行うことにより、流量積算部２４は、ガスの使用状態が判然としない状態において積算された流量値をいったんバッファ３に積算し、ガスの使用状態が判明した時点でバッファ３に積算した流量値を適切なバッファ（バッファ１又はバッファ２）に移すことができるので、より正確な流量計測ができる。
【０１１９】
ガス使用判定部２２（又は流量積算部２４）は、具体的には以下のようにしてガスの使用状態を判定する。まず、ガス使用判定部２２（又は流量積算部２４）は、２つの閾値（ｋ１、ｋ２、ｋ１＞ｋ２）を有しており、基本的には、瞬時流量Ｑ”≧ｋ１の場合にガス使用中と判定して瞬時流量Ｑ”をバッファ２に積算し、瞬時流量Ｑ”＜ｋ２の場合にガス未使用と判定して瞬時流量Ｑ”をバッファ１に積算する。また、ガス使用判定部２２（又は流量積算部２４）は、ｋ２≦瞬時流量Ｑ”＜ｋ１の場合には、判定中として瞬時流量Ｑ”をバッファ３に積算する。
【０１２０】
図１２は、３つのバッファを使用した場合におけるガス使用状態の遷移条件を示す図である。今、ガス使用判定部２２によりガス未使用状態であるとの判定がされている場合において、ガス使用判定部２２は、遷移条件Ａを満たす場合にガス使用中に使用状態が遷移したと判定する。ここで、遷移条件Ａは、例えば瞬時流量Ｑ”≧ｋ１［Ｌ／ｈ］となった場合である。また、ガス使用判定部２２は、遷移条件Ｃを満たす場合に判定中に使用状態が遷移したと判定する。遷移条件Ｃは、例えば瞬時流量Ｑ”≧ｋ２［Ｌ／ｈ］となった場合である。
【０１２１】
また、ガス使用判定部２２によりガス使用中であるとの判定がされている場合において、ガス使用判定部２２は、遷移条件Ｂを満たす場合に判定中に使用状態が遷移したと判定する。ここで、遷移条件Ｂは、例えば瞬時流量Ｑ”＜ｋ２［Ｌ／ｈ］となった場合である。
【０１２２】
また、ガス使用判定部２２により判定中であるとの判定がされている場合において、流量積算部２４は、上述したように瞬時流量Ｑ”をバッファ３に積算する。ここで、ガス使用判定部２２は、遷移条件Ｄを満たす場合にガス使用中に使用状態が遷移したと判定する。この際に、バッファ３に積算された流量値は、バッファ２に積算されるとともに、バッファ３の当該流量値はクリアされる。遷移条件Ｄは、例えば（１）瞬時流量Ｑ”≧ｋ１［Ｌ／ｈ］となる、（２）ｔ秒間の平均流量がｋ２［Ｌ／ｈ］以上である、（３）バッファ３に積算された流量値が１Ｌを超える、の３つの条件のうちいずれか満たす場合である。
【０１２３】
なお、遷移条件Ｅは、遷移条件Ｄを満たさなかった場合である。したがって、ガス使用判定部２２により判定中であるとの判定がされている場合において、所定時間内に遷移条件Ｄを満たさなかった場合には、ガス使用判定部２２によりガス未使用状態であるとの判定がされ、流量積算部２４は、バッファ３に積算した流量値をバッファ１に積算するとともに、バッファ３の当該流量値をクリアする。
【０１２４】
上述のとおり、本発明の実施例１の形態に係る超音波流量計によれば、脈動発生源となるガス機器の自家又は隣家における設置の有無を認識していない場合や当該ガス機器が運転／停止を繰り返している場合においても、脈動を検知することができるので、適切な措置をとることにより、計測精度の低下を防止するとともに、消費電力の増大を防止することができる。
【０１２５】
また、脈動除去部１４ａを備えているので、脈動が発生した場合においても、瞬時流量Ｑにフィルタリングを行い、ガス漏れ判定部１６におけるガス漏れ判定に脈動が影響を与えるのを防止することができる。
【０１２６】
さらに、ガス漏れ判定部１６は、入力された瞬時流量の所定時間内における標準偏差を算出し、標準偏差が所定の値以下の場合にのみガス漏れ判定を行うので、脈動除去部１４ａにより出力された瞬時流量Ｑ´のばらつきが小さいときにのみガス漏れ判定を行い、誤判定を防止することができる。
【０１２７】
また、計測モード切替部１８がサンプリング回数の異なる複数の計測モードを有し、脈動の発生状況に応じて適切な計測モードを選択して切り替えるので、脈動発生時にサンプリング回数の多い計測モードでより正確な流量の計測や脈動検知に必要な情報を得ることができ、且つ脈動不発生時には、サンプリング回数の少ない計測モードで消費電力を抑えることができる。
【０１２８】
さらに、複数のバッファを有する流量積算部２４を備え、ガスの使用状態に応じて積算するバッファを使いわけるため、経年変化によるゼロ点のシフト等にも対応できるとともに、脈動発生時やシングルレバー機器の間欠的なガス使用時等のようにガス使用状態が判然としない場合においても、ガスの流量値を判定用バッファに積算して、後からいずれのバッファに流量値データを移すか判断することもできるので、より正確な流量計測が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明に係る超音波流量計は、ガス流量を計測することができる超音波ガスメータ等の超音波流量計に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の実施例１の形態の超音波流量計の制御回路の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１の形態の超音波流量計の脈動除去部のイメージ図である。
【図３】本発明の実施例１の形態の超音波流量計の脈動除去部のフィルタリング手段の概要を示す図である。
【図４】本発明の実施例１の形態の超音波流量計の瞬時流量算出部により算出された瞬時流量の実際の変動を示す図である。
【図５】本発明の実施例１の形態の超音波流量計の脈動除去部による脈動レベルに対するフィルタ係数の決定方法の１例を示す図である。
【図６】本発明の実施例１の形態の超音波流量計の計測モード切替部の有する計測モードの１例を示す図である。
【図７】本発明の実施例１の形態の超音波流量計の計測モード切替部の有する計測モードの状態遷移の１例を示す図である。
【図８】本発明の実施例１の形態の超音波流量計の計測モード切替部の有する計測モードの状態遷移の別の１例を示す図である。
【図９】本発明の実施例１の形態の超音波流量計の改良計測モード１の動作を説明する図である。
【図１０】本発明の実施例１の形態の超音波流量計の流量積算部が有する各バッファへの加算処理を説明する図である。
【図１１】本発明の実施例１の形態の超音波流量計の流量積算部が３つのバッファを使用した場合におけるガス使用状態に対応する積算処理を示す図である。
【図１２】本発明の実施例１の形態の超音波流量計の流量積算部が３つのバッファを使用した場合におけるガス使用状態の遷移条件を示す図である。
【図１３】従来の超音波流量計の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１      流路
２ａ，２ｂ  超音波振動子
３      送受信切替スイッチ
４      送信回路
５      受信検知回路
６，６ａ  制御回路
１０    伝搬時間計測部
１１    瞬時流量算出部
１２    脈動検知部
１４ａ，１４ｂ  脈動除去部
１６    ガス漏れ判定部
１８    計測モード切替部
２０    保安部
２２    ガス使用判定部
２４    流量積算部
【図１】
0005130085.tif 000002
【図２】
0005130085.tif 000003
【図３】
0005130085.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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